Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45

Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45Bai giang Tong luan cau-TCCCDK45

Ch ơng I : Khái niệm chung

Ch ơng 1 Khái niệm chung

1.1 – Các loại công trình nhân tạo trên đ ờng

- Cầu là công trình để v ợt qua dòng n ớc, qua thung lũng, qua đ ờng, qua các khu dân

c , khu vực sản xuất hoặc các khu th ơng mại

kết cấu nhịp

trụ

móng mố

Hình 1.1: Công trình Cầu

1.1.3 – Công trình thoát n ớc nhỏ

- Các công trình thoát n ớc nhỏ bao gồm : + Đ ờng tràn

Hình 1.2 : Công trình Đ ờng tràn

- Phạm vi áp dụng: những dòng sông hoặc suối có l u l ợng nhỏ, lũ xảy ra trong thời gian ngắn

1.1.3.2 - Cầu tràn

Ch ơng I : Khái niệm chung

- Cầu tràn là công trình đ ợc thiết kế theo dạng một cống hộpp đủ dòng chảy thông qua với 1 l u l ợng nhất định, khi v ợt quá l u l ợng này n ớc sẽ tràn qua đ ờng nh ng xe cộ vẫn đi lại với một tốc độ hạn chế

Hình 1.3 : Công trình Cầu tràn

- Thông th ờng cầu tràn đ ợc thiết kế d ới dạng cầu bản định hình có khẩu độ L 6m Loại phổ biến là cầu bản mố nhẹ làm việc theo sơ đồ 4 khớp

- Phạm vi áp dụng: những dòng chảy có l u l ợng nhỏ và trung bình

- Nh ợc điểm của đ ờng tràn và cầu tràn:

+ Giao thông bị gián đoạn khi xảy ra lũ lớn

+ Tạo nên ch ớng ngại vật trong lòng sông, vì vậy cần chú ý chống xói lở cho công trình

+ Chỉ nên áp dụng cho các tuyến đ ờng cấp thấp, dòng chảy có l u l ợng nhỏ, ổn

định và thời gian tập trung lũ ngắn

- Hầm là công trình đ ợc xây dựng trong lòng đất, sử dụng trong tr ờng hợp sau:

+ Khi cao độ tuyến đ ờng thấp hơn nhiều so với cao độ mặt đất tự nhiên: hầm xuyên qua núi

+ Khi tuyến đ ờng men theo s ờn núi có mái dốc lớn, địa chất xấu nh có đá lăn, đất

tr ợt, ng ời ta dịch tuyến đ ờng vào núi và xây dựng đ ờng hầm

+ Khi v ợt qua sông lớn, eo biển sâu mà việc xây dựng trụ cầu khó khăn, hoặc cầu quá cao, lúc đó có thể xây dựng hầm qua sông, qua eo biển

+ Trong các thành phố đông dân c , để đảm bảo giao thông nhanh chóng, có thể xâydựng các hầm trong lòng đất cho ng ời, xe cộ hoặc tàu điện đi qua

- Các CTNT chiếm 10 15% giá thành xây dựng đ ờng ô tô Tại những nơi tuyến đ ờngqua núi cao, sông lớn, giá thành công trình còn tăng lên nhiều Vì vậy việc chọn loại công trình thích hợp, thiết kế đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật có ý nghĩa rất lớn trong việc hạ giá thành xây dựng

Ch ơng I : Khái niệm chung

2

3

4

5 6

Hình 1.4: Cấu tạo chung công trình Cầu

- Kết cấu phần trên: bao gồm+ Kết cấu nhịp (KCN)

+ Đ ờng dẫn vào cầu (phạm vi 20m tính từ mố cầu) + Mặt đ ờng xe chạy

+ Khe co giãn trên cầu

+ Gối cầu

Tác dụng: tạo ra bề mặt cho xe chạy và lề Ng ời đi bộ trên cầu đảm bảo cho xe chạy

êm thuận và an toàn trong quá trình chuyển động trên cầu

- Kết cấu phần d ới: bao gồm+ Mố cầu

+ Trụ cầu + Nền móng

Tác dụng: đỡ kết cấu nhịp và truyền tải trọng từ kết cấu nhịp xuống đất nền Kết cấu phần d ới th ờng chiếm (40 60)% tổng giá thành xây dựng công trình)

- Chiều dài nhịp (Lnh): là khoảng cách tính từ đầu dầm bên này đến đầu dầm bên kia

- Chiều dài tính toán nhịp (Ltt): là khoảng cách giữa tim các gối của một nhịp

Hình 1.5 : Chiều dài nhịp

1.1.2.3 – Chiều dài toàn cầu

- Là chiều dài tính từ đuôi mố bên này đến đuôi mố bên kia

mo nhip

Ch ơng I : Khái niệm chung

Trong đó : + Lnhip: là chiều dài của một nhịp

+ a: Khe hở giữa các đầu dầm

+ Lmo: Chiều dài của mố cầu

1.1.2.4 – Các chiều cao thiết kế cầu

- Chiều cao tự do d ới cầu (H): là khoảng cách tính từ đáy KCN đến MNCN hoặc MNTT

- Chiều cao kiến trúc của cầu (Hkt): là khoảng cách tính từ đáy KCN đến mặt đ ờng xechạy

nhất (đối với cầu v ợt qua dòng n ớc) và đến mặt đất tự nhiên (đối với cầu cạn)

1.2.3 – Các mực n ớc thiết kế

- Mực n ớc cao nhất (MNCN): là mực n ớc lớn nhất xuất hiện trên sông ứng với tần suất lũ thiết kế P% Dựa vào MNCN để xác định khẩu độ cầu tính toán và cao độ đáy dầm

- Mực n ớc thấp nhất (MNTN): là mực n ớc thấp nhất xuất hiện trên sông ứng với tần suất

lũ thiết kế P% Dựa vào MNTN để biết vị trí chỗ lòng sông n ớc sâu trong mùa cạn, căn cứvào đó để xác định vị trí các nhịp thông thuyền Ngoài ra còn xác định cao độ đỉnh bệ móng của trụ giữa sông

Mực n ớc cao nhất và mực n ớc thấp nhất đ ợc xác định theo các số liệu quan trắcthuỷ văn về mực n ớc lũ, đ ợc tính toán theo tần suất P% quy định đối với các cầu và

đ ờng khác nhau

- Mực n ớc thông thuyền (MNTT): là mực n ớc cao nhất cho phép tàu bè đi lại d ới cầu một cách an toàn Dựa vào MNTN và chiều cao thông thuyền để xác định cao độ đáy dầm.Tần suất lũ để tính MNCN, MNTN cho cầu vừa và cầu lớn là 1% và để tính MNTT là5%

- Xác định cao độ đáy dầm:

+ Đáy dầm không đ ợc vi phạm tĩnh không thông thuyền hoặc thông xe d ới cầu và

đáy dầm tại mọi vị trí phải cao hơn MNCN 0,5m đối với sông đồng bằng và 1,0m

đối với sông miền núi có đá lăn cây trôi

+ Tại những nơi khô cạn hoặc đối với cầu cạn, cầu v ợt thì cao độ đáy dầm tại mọi vịtrí phải cao hơn mặt đất tự nhiên 1,0m

+ Cao độ đáy dầm phải cao hơn MNTT cộng với chiều cao thông thuyền

+ Đỉnh xà mũ của mố trụ phải cao hơn MNCN tối thiểu là 0,5m

1.3 – Phân loại cầu và phạm vi sử dụng

1.3.1 – Phân loại theo mục đích sử dụng

- Cầu ôtô: Là công trình cầu cho tất cả các ph ơng tiện giao thông trên Đ ờng ôtô nh : xe tải, xe gắn máy, xe thô sơ và đoàn Ng ời bộ hành

- Cầu đ ờng sắt: Đ ợc xây dựng dành riêng cho xe lửa

- Cầu đi bộ: Phục vụ dành riêng cho Ng ời đi bộ

- Cầu thành phố: là cầu cho ô tô, xe điện, Ng ời đi bộ

- Cầu chạy chung: là cầu cho cả ô tô, xe lửa, Ng ời đi bộ

Ch ơng I : Khái niệm chung

- Cầu đặc bịêt: là các cầu phục vụ cho các ống dẫn n ớc, ống dẫn khí, ống dẫn hơi đốt,dẫn dây cáp điện

1.3.2 – Phân loại theo tr ớng ngại vật

- Cầu thông th ờng (v ợt sông): Là các công trình cầu đ ợc xây dựng v ợt qua các dòng

n ớc nh : sông, suối, khe sâu

chiều dài cầu sẽ rất lớn, trụ, mố cao, do đó giá thành công trình sẽ tăng lên nhiều, trong

tr ờng hợp đó có thể bố trí cầu mở Cầu mở là cầu có 1 hoặc 2 nhịp sẽ đ ợc di chuyểnkhỏi vị trí để tàu bè qua lại trong khoảng thời gian nhất định Có các loại cầu mở sau:

Ch ơng I : Khái niệm chung

1.3.4 – Phân loại theo cao độ đ ờng xe chạy

- Tuỳ theo việc bố trí cao độ đ ờng xe chạy, có thể phân thành:

+ Cầu có đ ờng xe chạy trên: khi đ ờng xe chạy đặt trên đỉnh KCN

+ Cầu có đ ờng xe chạy giữa: khi đ ờng xe chạy bố trí giữa phạm vi của kết cấu chịu lực

Ch ơng I : Khái niệm chung

+ Cầu có đ ờng xe chạy giữa: khi đ ờng xe chạy bố trí d ới kết cấu chịu lực

1.3.5 – Phân loại theo sơ đồ chịu lực (tĩnh học) 1.3.5.1 - Kết cấu nhịp cầu dầm:

- Đặc điểm: D ới tác dụng của tải trọng thẳng đứng thì gối cầu chỉ truyền áp lực thẳng

đứng Kết cấu nhịp cầu dầm có thể là cầu dầm giản đơn, cầu dầm giản đơn mút thừa hoặccầu dầm liên tục Do có cấu tạo đơn giản, dễ thi công nên KCN cầu dầm đ ợc dùng phổ

- Các loại kết cấu nhịp cầu dầm:

+ Cầu dầm thép

+ Cầu dầm BTCT th ờng và BTCT DƯL

- KCN dầm: dầm liên tục, dầm giản đơn và dầm mút thừa

MM

M

Hình 1.18: Sơ đồ KCN hẫng + Nhịp đeo

Ch ơng I : Khái niệm chung

- KCN cầu dàn th ờng áp dụng cho các cầu chịu tải trọng lớn nh cầu đ ờng sắt

1.3.5.3 - Kết cấu nhịp cầu vòm

Hình 1.22: Kết cấu nhịp cầu vòm

- D ới tác dụng của tải trọng thẳng đứng thì gối cầu có cả phản lực thẳng đứng V, phản lựcnằm ngang H và mômen uốn M nên ng ời ta còn gọi vòm là dạng kết cấu có lực đẩyngang Cầu vòm có khả năng chịu lực lớn nhất là dạng cầu dàn – vòm, tuy nhiên kết cấunày có cấu tạo rất phức tạp nên ít đ ợc áp dụng

- Kết cấu nhịp cầu vòm th ờng đ ợc áp dụng cho các cầu bắc qua các khe sâu, qua thung lũng hoặc tại nơi yêu cầu tính thẩm mỹ cao của công trình cầu

1.3.5.4 - Kết cấu nhịp cầu khung

- Trụ và dầm đ ợc liên kết cứng với nhau để chịu lực Phản lực gối gồm thành phần thẳng

đứng V và thành phần nằm ngang H

Ch ơng I : Khái niệm chung

Hình 1.23: KCN Cầu khung

1.3.5.5 - Kết cấu nhịp cầu treo

- Bộ phận chịu lực chủ yếu của cầu treo là dây cáp hoặc dây xích đỡ hệ mặt cầu (dầmhoặc dàn) Do đó trên quan điểm tĩnh học, cầu treo là hệ thống tổ hợp giữa dây và dầm(hoặc dàn)

- Có thể phân cầu treo thành 2 loại : + Cầu treo dây võng (gọi tắt là cầu treo)

+ Cầu treo dây xiên (cầu dây văng)

- Cầu treo dây xiên (Cầu dây văng): Đây là kết cầu dầm cứng tựa trên các gối cứng là cácgối cầu trên mố – trụ và trên các gối đàn hồi là các dây văng Dây văng và dầm chủ tạo nên hệ bất biến hính do đó hệ có độ cứng lớn hơn so với cầu treo

Hình 1.24: Kết cấu nhịp Cầu dây văng

- Cầu treo dây võng (Cầu treo): Trong cầu treo, dây làm việc chủ yếu chịu kéo và tại chỗneo cáp có lực nhổ rất lớn do đó trong kết cấu nhịp cầu treo tại vị trí mố ta phải cấu tạo hố neo rất lớn và rất phức tạp

Hình 1.25: Kết cấu nhịp Cầu treo dây võng

1.3.6.3 Một số cây cầu điển hình của đất n ớc

Ch ¬ng I : Kh¸i niÖm chung

Ch ¬ng I : Kh¸i niÖm chung

CÇu+ TØnh H¶i Phßng

Ch ¬ng I : Kh¸i niÖm chung

Ch ơng II : Căn cứ thiết kế

Ch ơng 2 Các Căn cứ cơ bản để thiết kế cầu

2.1 – Dự án đầu t và các giai đoạn thiết kế cầu

2.1.1 – Khái niệm về dự án đầu t

- Dự án đầu t (DAĐT) là một tập hợp các đề xuất về kỹ thuật, tài chính, kinh tế và xã hội,làm cơ sở cho việc quyết định bỏ vốn xây dựng công trình Các DAĐT ở n ớc ta theo Điều

lệ quản lý đầu t và xây dựng đ ợc chia làm 3 nhóm A, B, C

+ Nhóm A: Các công trình xây dựng công trình Cầu đ ờng có tổng mức đầu t lớnhơn 200 tỷ VND

+ Nhóm B: Các công trình xây dựng công trình Cầu đ ờng có tổng mức đầu t từ 20

+ Nhà thầu phụ (đơn vị thi công phụ): Bên B/, B//

- Để có một công trình xây dựng nói chung và công trình cầu đ ờng nói riêng cần thực hiện các trình tự sau: Chuẩn bị đầu t , thực hiện đầu t và kết thúc xây dựng đ a dự án vào khai thác

+ Xác định sự cần thiết của DAĐT

+ Nghiên cứu tiền khả thi và nghiên cứu khả thi

Đối với các dự án thuộc nhóm A và các dự án thuộc nguồn vốn ODA (vốn hỗ trợ phát triển chính thức của n ớc ngoài) phải tiến hành hai b ớc nghiên cứu tiền khả thi và nghiên cứu khả thi Các dự án còn lại chỉ cần thực hiện một b ớc nghiên cứu khả thi

- Nội dung chủ yếu của báo cáo nghiên cứu tiền khả thi:

1 Nghiên cứu sơ bộ về sự cần thiết phải đầu t , các điều kiện thuận lợi và khó khăn

2 Dự kiến qui mô đầu t , lựa chọn hình thức đầu t

3 Chọn khu vực địa điểm xây dựng và dự kiến nhu cầu diện tích sử dụng đất

4 Phân tích sơ bộ về công nghệ, kỹ thuật và xây dựng, các điều kiện cung cấp vật tthiết bị, nguyên liệu, năng l ợng, dịch vụ và hạ tầng

5 Phân tích tài chính, xác định sơ bộ tổng mức đầu t , các khả năng và điều kiện huy

động các nguồn vốn, khả năng hoàn vốn và trả nợ, thu lãi

Ch ơng II : Căn cứ thiết kế

p T Tính toán sơ bộ hiệu quả đầu t về mặt kinh tế, xã hội của dự án

- Nội dung chủ yếu của báo cáo nghiên cứu tiền khả thi:

1 Những căn cứ để xác định sự cần thiết phải đầu t

2 Lựa chọn hình thức đầu t

3 Các ph ơng án vị trí cầu (hoặc tuyến)

4 Ph ơng án giải phóng mặt bằng và tái định c

5 Phân tích lựa chọn ph ơng án kỹ thuật công nghệ

6 Phân tích các ph ơng án kết cấu cầu và giải pháp xây dựng

7 Đánh giá các tác động của môi tr ờng

8 Phân tích tài chính kinh tế của dự án

9 Các mốc thời gian chính thức thực hiện đầu t

2.1.2.2 – Thẩm định dự án đầu t (DAĐT)

- Các báo cáo nghiên cứu tiền khả thi và khả thi đều phải đ ợc thẩm định, sau đó sẽ đ ợccấp có thẩm quyền cấp quyết định và cấp giấy phép đầu t

2.1.3 – Thực hiện đầu t

- Nội dung chủ yếu thực hiện đầu t bao gồm:

1 Giao đất, chuẩn bị mặt bằng xây dựng

2 Tuyển chọn t vấn xây dựng để khảo sát, thiết kế, giám định kỹ thuật và chất l ợngcông trình

3 Thiết kế công trình

+ Đối với các công trình có yêu cầu kỹ thuật cao, có nền móng địa chất hay thuỷ văn phức tạp thì phải thực hiện thiết kế theo 2 b ớc là: Thiết kế kỹ thuật và thiết kế bản vẽ thi công

+ Đối với các công trình kỹ thuật đơn giản hoặc đã có thiết kế mẫu, xử lý nền móng không phức tạp thì thực hiện thiết kế theo 1 b ớc là: Thiết kế kỹ thuật thi công

4 Thẩm định, duyệt thiết kế kỹ thuật và tổng dự toán

5 Tổ chức đấu thầu về mua sắm thiết bị và thi công xây lắp

6 Xin giấy phép xây dựng

7 Ký kết hợp đồng với nhà thầu để thực hiện dự án

8 Thi công xây lắp công trình

9 Theo dõi kiểm tra việc thực hiện các hợp đồng

10 Quyết toán vốn đầu t xây dựng sau khi hoàn thành xây lắp và đ a dự án vào khai thác

2.1.4 – Kết thúc xây dựng, đ a dự án vào khai thác

- Nội dung công việc bao gồm:

1 Kết thúc công tác xây dựng

2 Bàn giao công trình

3 Bảo hành công trình

4 Vận hành dự án (đ a công trình vào khai thác)

Ch ơng II : Căn cứ thiết kế

2.2 – Triết lý thiết kế và các ph ơng pháp tính toán thiết kế

2.2.1 – Tiêu chuẩn tính toán thiết kế hiện hành

- Các tiêu chuẩn thiết kế đ ợc thiết lập nhằm đảm bảo kết cấu thiết kế phải làm việc an toàn d ới tác dụng của tải trọng trong suốt thời gian khai thác

- Với mỗi một dự án đều phải tuân thủ theo các quy trình thiết kế, hiện nay tại n ớc ta tồn tại song hành hai quy trình:

+ Quy trình tính toán thiết kế cầu cống theo các trạng thái giới hạn do Bộ GTVT ban hành năm 1979:

22TCN 18 - 79 + Quy trình mới (Quy trình AASHTO - LRFD 98): ban hành năm 2005

22TCN 272 – 05

2.2.2 – Triết lý thiết kế

- Triết lí tính toán thiết kế là các quan niệm về ứng sử của kết cấu và sự làm việc an toàn của nó Đồng thời xác lập điều kiện, ph ơng thức để đảm bảo điều kiện an toàn cho kếtcấu trong quá trình khai thác

- Nguyên tắc chung: Khi có tải trọng tác động vào kết cấu, nó gây ra một hiệu ứng trong kết cấu và hiệu ứng đó không đ ợc lớn hơn khả năng chịu lực của kết cấu

Tác động trên kết cấu (Do tải trọng gây ra) Khả năng chịu lực của kết cấu (Do bản

thân vật liệu và cấu tạo của kết cấu)2.2.3 - Các ph ơng pháp tính toán kết cấu:

2.2.3.1 - Ph ơng pháp thiết kế theo các trạng thái giới hạn

a - Theo quy trình 22TCN – 18 – 79:

), ,.,.,.(

i

i N m k R k R F n

Trong đó:

+ Ni: Nội lực trong kết cấu do tải trọng tiêu chuẩn gây ra

+ ni: Hệ số tải trọng

+ : Hàm số xác định mỗi TTGH của kết cấu phụ thuộc vào nhiều yếu tố

+ m: Hệ số điều kiện làm việc

i

i .Q R R

Trong đó : + i: Hệ số điều chỉnh tải trọng liên quan đến tính dẻo và tính d cũng nh tầm quan trọng trong khai thác

+ i: Hệ số tải trọng + Qi: ứng lực do tải trọng + Rn: Sức kháng danh định

- Hệ số điều chỉnh tải trọng: i+ i = D R I 0,95 đối với các tải trọng dùng hệ số tải trọng imax.+ i =

I R

D

11,0 đối với các tải trọng dùng hệ số tải trọng imin.Trong đó:

+ D: Độ dẻo: Độ dẻo của vật liệu rất quan trọng cho độ an toàn của cầu Nếu vật liệu dẻo, khi một bộ phận chịu lực quá tải nó sẽ phân bố nội lực sang bộ phận khác

1 - D 1,05 cho các cấu kiện và liên kết không dẻo

2 - D=1,0 cho các thiết kế thông th ờng, theo đúng yêu cầu của tiêu chuẩn TK

3 - D 0,95 cho các cấu kiện có dùng các biện pháp để tăng thêm tính dẻo.+ R: Độ d thừa: Độ d thừa có ý nghĩa đối với giới hạn an toàn của cầu Một số kết cấu siêu tĩnh đ ợc cọi là d thừa vì nó có nhiều liên kết hơn so với yêu cầu cân bằng tĩnh định Hệ cầu có một đ ợc tiếp đất đ ợc coi là không d thừa (không nên dùng loại này)

Trong trạng thái giới hạn c ờng độ (TTGH c ờng độ)

2 - R=1,0 cho các mức d thừa thông th ờng

3 - R 0,95 cho các mức d thừa đặc biệt

+ I: Độ quan trọng:

Dùng trong các TTGH c ờng độ và TTGH đặc biệt

1 - I 1,05 cho các cầu quan trọng

2 - I=1,0 cho các cầu điển hình

3 - I 0,95 cho các cầu t ơng đối ít quan trọng

- Đặc điểm của ph ơng pháp tính toán theo các TTGH:

+ Ph ơng pháp tính toán theo các TTGH xét một cách đầy đủ về sự làm việc của toàn bộ kết cấu do đó tận dụng tối đa khả năng làm việc của kết cấu

+ Ph ơng pháp này cũng đánh giá đ ợc các yếu tố ảnh h ởng đến sự làm việc an toàn của kết cấu về cả hai phía là sức kháng và tải trọng chứ không xét gộp trong một hệ

số k nh các ph ơng pháp tr ớc+ Nh vậy ph ơng pháp này khoa học, thuyết phục hơn các ph ơng pháp tr ớc và

đang ngày càng đ ợc sử dụng một cách rộng rãi trong các tiêu chuẩn tính toán thiết kếcông trình trên thế giới

2.2.4 – Các TTGH theo 22TCN 18 - 79 2.2.4.1 – Trạng thái giới hạn I

- Trạng thái giới hạn I: là TTGH xét về c ờng độ, ổn định, đồ bền mỏi

Ch ơng II : Căn cứ thiết kế

- Tải trọng sử dụng là tải trọng tính toán có xét đến hệ số tải trọng và hệ số xung kích Khi tính toán độ bền mỏi thì tải trọng sử dụng là tải trọng tính toán nh ng không xét đến hệ số

v ợt tải mà chỉ xét đến hệ số xung kích

2.2.4.2 – Trạng thái giới hạn II

- Trạng thái giới hạn II: là TTGH xét về biến dạng, dao động, chuyển vị

- Tải trọng sử dụng là tải trọng tiêu chuẩn, không xét đến hệ số tải trọng và hệ số xung kích

2.2.4.3 – Trạng thái giới hạn III

- Trạng thái giới hạn III: là TTGH xét về vết nứt

- Tải trọng sử dụng là tải trọng tiêu chuẩn

2.2.5 – Các TTGH theo 22TCN 272 – 05

2.2.5.1 – Các TTGH theo tiêu chuẩn 22TCN 272 – 05

Tiêu chuẩn thiết kế 22TCN 272 – 05 (AASHTO 98) phân thành các TTGH:

+ Trạng thái giới hạn c ờng độ

+ Trạng thái giới hạn sử dụng

+ Trạng thái giới hạn đặc biệt

+ Trạng thái giới hạn mỏi và đứt gãy

2.2.5.2 – Trạng thái giới hạn c ờng độ

- Là TTGH đảm bảo về c ờng độ và ổn định của các bộ phận kết cấu khi chịu tác dụng của các tổ hợp tải trọng tính toán theo kinh nghiệm có thể xảy ra trong thời gian sử dụng.Các tải trọng này có thể dẫn đến tình trạng nguy hiểm và h hỏng kết cấu nh ng toàn bộkết cấu vẫn còn

+ TTGH c ờng độ I: Là tổ hợp tải trọng cơ tính toán khi có xe chạy bình th ờng và trên cầu không có gió

+ TTGH c ờng độ II: Là tổ hợp tải trọng tính toán khi trên cầu có gió với vận tốc gió V

> 25m/s và với vận tốc gió nh vậy thì trên cầu không cho phép có xe chạy

+ TTGH c ờng độ III: Là tổ hợp tải trọng tính toán khi có xe chạy bình th ờng và trên cầu có gió với vận tốc V = 25m/s

- Tính toán theo TTGH c ờng độ bao gồm việc kiểm toán về độ bền chịu uốn, chịu cắt,chịu xoắn và chịu lực dọc trục Hệ số sức kháng đ ợc xác định theo thống kê và th ờnglấy nhỏ hơn 1 và có giá trị khác nhau đối với các vật liệu và TTGH c ờng độ khác nhau

- Tải trọng khi tính theo TTGH c ờng độ là tải trọng tính toán, tức là có xét đến hệ số v ợttải và hệ số xung kích, các hệ số này đ ợc quy định cụ thể trong bảng

2.2.5.3 – Trạng thái giới hạn sử dụng

- Là TTGH nhằm hạn chế ứng suất, biến dạng và độ mở rộng vết nứt trong điều kiện sử dụng bình th ờng Mục đích của TTGH này để đảm bảo thực hiện chức năng của cầu tr ớctuổi thọ sử dụng

- TTGH sử dụng: Là tổ hợp tải trọng tính toán khi có xe chạy bình th ờng và trên cầu có gió với vận tốc V = 25m/s

- Tải trọng khi tính theo TTGH sử dụng là tải trọng tiêu chuẩn, tức là không xét đến hệ số

v ợt tải và hệ số xung kích

Ch ơng II : Căn cứ thiết kế2.2.5.4 – Trạng thái giới hạn mỏi và đứt g y.

- Là TTGH nhằm hạn chế sự phát triển vết nứt và tránh hiện t ợng đứt gãy do xe tải thiết

kế Xe tải thiết kế để tính mõi là một xe tải đơn, có khoảng cách các trục xe cố định

- Trạng thái giới hạn phá hoại giòn phải đ ợc xét đến nh một số yêu cầu về tính bền củavật liệu theo Tiêu chuẩn vật liệu

2.2.5.5 – Trạng thái giới hạn đặc biệt

- Là TTGH đảm bảo cầu vẫn tồn tại sau những d ới tác dụng của các tải trọng bình th ờngphát sinh cùng với các tải trọng đặc biệt nh : lực động đất, lực va xô tàu thuyền, tải trọng thi công

- Tải trọng khi tính theo TTGH c ờng độ là tải trọng tính toán, tức là có xét đến hệ số v ợttải và hệ số xung kích, các hệ số này đ ợc quy định cụ thể trong bảng

2.3 – Khổ giới hạn và khổ thông thuyền

2.3.1 – Khổ giới hạn

- Khổ thông xe trên cầu (th ờng gọi tắt là khổ giới hạn) là khoảng không gian đ ợc giành riêng cho giao thông trên cầu mà không một kết cấu hay bộ phận kết cấu nào đ ợc vi phạm khoảng không gian đó để đảm bảo an toàn giao thông

- Khổ giới hạn trên cầu đ ờng ôtô:

+ Khổ giới hạn trên cầu đ ờng ôtô và đ ờng thành phố đ ợc kí hiệu bằng chữ G kèm theo con số ứng với bề rộng phần đ ờng xe chạy trên cầu tính bằng mét Ngoài ra trên cầu

đ ờng ôtô có dải phân cách thì trị số khổ giới hạn còn kèm theo chiều rộng dải phân cách

kí hiệu là chữ C và bề rộng lề đi bộ kí hiệu là T

Ví dụ: G8 + C2 + 2x1,5 + 2x0,5 (m)

+ Bề rộng dải phân cách C = 2m + Bề rộng lề đi bộ: ble = 1,5m + Bề rộng chân lan can: blc = 0,5m+ Chiều rộng lề đi bộ trên cầu T quy định là bội số của 750mm, tuỳ thuộc vào c ờng

độ bộ hành Nếu hoàn toàn không có lề đi bộ thì cho phép thay vỉa hè bằng một dải bảo

Ch ơng II : Căn cứ thiết kế

Lề bộ hành bố trísát với mặt xe chạy Lề bộ hành bố trítách riêng với mặt xe chạyHình 1.1a: Tr ờng hợp cầu không có dải phân cách

Lề bộ hành bố trísát với mặt xe chạy Lề bộ hành bố trítách riêng với mặt xe chạy

Hình 1.1b: Tr ờng hợp cầu có dải phân cách

- Khổ giới hạn trên cầu đ ờng sắt:

Hình 1.2a: Trên đ ờng sắt khổ 1000 Hình 1.2b: Trên đ ờng sắt khổ 1435 Trong đó:

+ Đ ơng nét liền : Cho các công trình v ợt phía trên đ ờng sắt dùng sức kéo hơi

n ớc và điêzen

+ Đ ờng nét đứt: -: Cho các công trình v ợt phía trên đ ờng sắt dùng sức kéo

điện xoay chiều

+ Số trong ngoặc đơn dùng khi có khó khăn về chiều cao

Ch ơng II : Căn cứ thiết kế2.3.2

g không gian đ ợc dành cho giao thông đ ờng thuỷ d ới dầm

đó để đảm bảo an toàn cho giao thông đ ờng thuỷ

- Khổ thông thuyề

cầu mà không một kết cấu hay bộ phận kết cấu nào đ ợc vi phạm vào khoảng không gian

đó để đảm bảo an toàn cho giao thông đ ờng thuỷ

- Khổ thông thuyề

MNTT

chữ nhật với kích th ớc Btt x Htt

Hình 1.3: Khổ ththuyền

- Ngoài

chữ nhật với kích th ớc Btt x Htt

Hình 1.3: Khổ ththuyền

- Ngoài

đối với dòng sông có cầu bắc qua và theo văn bản thoả thuận giữa các cấp có thẩm quyền liên quan nh Bộ Nông nghiệp, Cục đ ờng sông, Cục đ ờng biển hoặc theo tiêu chuẩn phân cấp kỹ thuật đ ờng thuỷ nội địa, tức là căn cứ vào cấp thông thuyền của sông

Bảng 1.1: Cấp thông thuyền

đối với dòng sông có cầu bắc qua và theo văn bản thoả thuận giữa các cấp có thẩm quyền liên quan nh Bộ Nông nghiệp, Cục đ ờng sông, Cục đ ờng biển hoặc theo tiêu chuẩn phân cấp kỹ thuật đ ờng thuỷ nội địa, tức là căn cứ vào cấp thông thuyền của sông

Bảng 1.1: Cấp thông thuyền

ẩu độ Btt

ẩu độ BttCấp

g Tĩnh không Tĩnh khôn

T

n rục sau: a1

,7m

.1 – Khái niệm về tải trọng

- Tải trọng th ờng xuyên (Tĩnh tả

gian dài, thậm trí là trong suốt thời gian khai thác của công trình

Các loại tĩnh tải:

+ Trọng l ợn+ Trọng l ợng kết cấu mặt đ ờng+ Trọng l ợng các thiết bị phụ trêntrọng tức thời: là tải trọng khai thác tác dụng bất kì theo không gian vàkhác nhau về cả độ lớn và tính chất tác dụng

2.4.2 – Hoạt tải thiết kế cầu

2.4.2.1 - Đoàn xe ôtô thiết kế

- Đoàn xe H10: Mỗi xe có 2 trục

+ Tải trọng trục tr ớc: P1= 3+ Tải trọng trục sau: P3 = 7T

+ Khoảng cách giữa các trục xe theo chiều ngang: a3=1

Ch ơng II : Căn cứ thiết kế

+ Xếp xe theo ph ơng dọc cầu:

4m 8m

4m 4m

4m 8m

+ Tải trọng+ Tải trọng trục sau: P3 = 9,1T

+ Khoảng cách từ trục tr ớc đếsau: a1 = 4,0m

+ Khoảng cáchchiều ngang: a3=1,7m+ Xếp xe theo ph ơng

Ch ơng II : Căn cứ thiết kế

T

n trục giữa: a1

ụ giữ đến trục sau: a2= 1,6m

Khoảng cách giữa các trục xe theo chiều nga

T

n trục giữa: a1

ụ giữ đến trục sau: a2= 1,6m

Khoảng cách giữa các trục xe theo chiều ngang: a3=1,9m

12T 12T

+ Tải trọng trục tr ớc: P1= 6+ Tải trọng trục tr ớc: P1= 6+ Tải trọng trục giữa: P2 = 12T

+ Tải trọng trục giữa: P2 = 12T

+ Tải trọng trục sau: P3= 12T

+ Tải trọng trục sau: P3= 12T

+ Xếp xe theo ph ơng dọc cầu:

12T 12T

Ch ơng II : Căn cứ thiết kế2.4.3 – Các tải trọng khác tác dụng lên cầu

2.4.3.1 – Lực h m hoặc lực khởi động của đoàn xe

2.4.3.2 – Lực lắc ngang

2.4.3.3 – Lực ly tâm (chỉ tính đối với cầu cong)

2.4.3.4 – Lực ma sát gối cầu

2.4.3.5 – áp lực gió

a áp lực gió ngang cầu:

b áp lực gió dọc cầu và theo ph ơng thẳng đứng:

- Hệ số tải trọng n có thể lớn hơn 1 (gọi là hệ số v ợt tải) và nhỏ hơn 1 (gọi là hệ số giảm tải) khi đó ta gọi là tải trọng tính toán Khi n = 1 ta gọi là tải trọng tiêu chuẩn

2.4.5.1 - Đối với kết cấu nhịp thép và KCN liên hợp Thép – BTCT

2.4.5.2 - Đối với KCN dầm và khung BTCT, mố trụ hình ống và ống cống

+ áp lực đất ngang do hoạt tải

+ Lực ly tâm khi xe chạy trên cầu cong

- Tổ hợp tải trọng phụ: bao gồm một hoặc một số các tải trọng trong tổ hợp tải trọng chính phát sinh cùng với các tải trọng khác (trừ tải trọng động đất và tải trọng thi công)

Ch ơng II : Căn cứ thiết kế

1 – Tổ hợp 1 : Tĩnh tải + Đoàn xe ôtô + Đoàn Ng ời

2 – Tổ hợp 2 : Tĩnh tải + Xe đặc biệt (XB80 hoặc X60)

=> Chọn ra tổ hợp gây ra nội lực lớn nhất để tính toán thiết kế

+ Tổ hợp tải trọng phụ và tổ hợp tải trọng đặc biệt không bao gồm xe bánh nặngXB80 và X60

+ Khi tính mỏi và tính theo TTGH II chỉ tính với tổ hợp tải trọng chính Riêng tính chuyển vị ngang đỉnh trụ thì tính với cả tổ hợp tải trọng phụ

2.5 – Tải trọng và tổ hợp tải trọng (Theo tiêu chuẩn 22TCN 272 – 05)

2.5.1 – Khái niệm về tải trọng

- Tải trọng lâu dài (th ờng xuyên)+ DC : Trọng l ợng bản thân kết cấu (tĩnh tải giai đoạn I) + DD: Tải trọng kéo xuống do ma sát âm

+ DW: Tải trọng bản thân lớp phủ và các tiện ích công cộng khác (tĩnh tải giai đoạn II) + EH: áp lực đất tĩnh

+ EV: áp lực đất thẳng đứng + ES: Tải trọng chất thêm

- Tải trọng tức thời:

+ BR: lực hãm xe (braking)+ CE: Lực ly tâm

+ FR: Lực ma sát + LL: Hoạt tải xe + LS: Tải trọng chất thêm (áp lực đất do hoạt tải sau mố) + PL: Tải trọng Ng ời đi bộ

4300 4300 tới 900mm

600 mm nói chung 300mm mút thừa của mặt cầu

Làn thiết kế 3600 mm

+ EQ: Động đất + CR: từ biến (creep) + SE: Lún

+ TU: Nhiệt độ đều + SH: Co ngót (Shinkage) + CV: Lực va của đoàn tàu + CT: Lực va xe

+ WA: Tải trọng n ớc và áp lực dòng chảy

+ WL - gió trên hoạt tải + WS - gió trên kết cấu

2.5.2 – Hoạt tải thiết kế cầu

2.5.2.1 – Định nghĩa:

- Hoạt tải xe ôtô trên mặt cầu hay kết cấu phụ trợ đ ợc đặt tên là HL - 93 gồm một tổ hợp:+ Xe tải thiết kế hoặc xe 2 trục thiết kế

+ Tải trọng làn thiết kế

2.5.2.2 – Xe tải thiết kế (Truck)

- Xe tải thiết kế: là một xe 3 trục có tổng tải trọng P = 325KN = 32,5T

+ Khoảng cách từ trục tr ớc đến trục giữa: a1 = 4,3m

+ Khoảng cách từ trục giữa đến trục sau: a2 thay đổi từ 4,3m tới 9 m để có thể gây ra ứng lực lớn nhất

+ Khoảng cách giữa các trục xe theo chiều ngang: a3=1,8m

- Sơ đồ cấu tạo xe:

Hình 2.12: Xe tải thiết kế (Truck)

2.5.2.3 – Xe hai trục thiết kế (Tandem)

- Xe 2 trục thiết kế: Là một xe hai trục có tổng tải trọng P = 220KN = 22T

+ Tải trọng trục tr ớc: P1 = 110 KN = 11T

+ Tải trọng trục sau: P2 = 110 KN = 11T

+ Khoảng cách từ trục tr ớc đến trục sau: a1 = 1,2m

+ Khoảng cách giữa các trục xe theo chiều ngang: a2=1,8m+ Đối với các cầu trên các tuyến đ ờng cấp IV và thấp hơn, Chủ đầu t có thể xác

định tải trọng xe hai trục nói trên nhân với hệ số 0,50 hoặc 0,65

- Sơ đồ cấu tạo xe:

- Tải trọng làn thiết kế có giá trị bằng 0,948 T/m phân bố đều theo chiều dọc cầu

- Theo chiều ngang cầu đ ợc giả thiết phân bố đều trên chiều rộng b = 3m

- ứng lực của tải trọng làn thiết kế không xét lực xung kích

Ch ơng II : Căn cứ thiết kế

- Sơ đồ cấu tạo làn

3.0 m0.948 T/m

Hình 2.14: Tải trọng làn thiết kế (Lane)

- Tốc độ gió thiết kế đ ợc xác định theo công thức:

V = VB.STrong đó:

+ VB: là tốc độ gió giật cơ bản trong 3s với chu kì xuất hiện là 100 năm thích hợp với vùng tính gió có đặt cầu (tra theo bảng 8.6)

+ S: Hệ số điều chỉnh đối với khu đất chịu gió và cao độ mặt cầu theo quy địnhtrong bảng 8.7

+ Để tính gió trong quá trình lắp ráp có thể nhân giá trị VB trong bảng 8.6 với hệ

Khu vực lộ thiên hay mặt n ớcthoáng

Khu vực có rừng hay có nhà cửa với cây cối, nhà cao tối

đa khoảng 10m

Khu vực có nhà cửa với đa số nhà cao trên 10m

Ch ơng II : Căn cứ thiết kế2.5.3.2 - Tải trọng gió ngang (WS)

tâm của các phần diện tích thích hợp, và đ ợc tính nh sau:

PD= 0,0006 V2 AtCd 1,8 At(kN)Trong đó:

+ V: tốc độ gió thiết kế xác định theo ph ơng trình (m/s)+ At: Diện tích của kết cấu hay cấu kiện phải tính tải trọng gió ngang (m2)+ Cd: Hệ số cản đ ợc quy định trong Hình 3.8.1.2.1-1

- Diện tích kết cấu hay cấu kiện đang xét phải là diện tích đặc chiếu lên mặt tr ớcvuông góc, trong trạng thái không có hoạt tải tác dụng, với các điều kiện sau đây:+ Đối với kết cấu phần trên (KCPT) có lan can đặc, diện tích KCPT phải bao gồm diện tích của lan can đặc hứng gió, không cần xét ảnh h ởng của lan can không hứng gió

+ Đối với KCPT có lan can hở, tải trọng toàn bộ phải lấy bằng tổng tải trọng tác dụng lên KCPT, khi đó phải xét lan can hứng gió và không hứng gió riêng rẽ từng loại Nếu có hơn 2 lan can thì chỉ xét ảnh h ởng những lan can nào có ảnh h ởnglớn nhất về ph ơng diện không che chắn

+ Đối với các trụ, không xét mặt che chắn

- Hệ số cản Cd phải tính theo các ph ơng pháp sau:

+ Đối với KCPT có mặt tr ớc đặc, khi kết cấu quy đổi có các mép cạnh dốc đứng

và không có góc vuốt đáy đáng kể về khí động phải lấy Cd, trong đó:

b = Chiều rộng toàn bộ của cầu giữa các bề mặt lan can (mm)

d = Chiều cao KCPT bao gồm cá lan can đặc nếu có (mm)+ Đối với KCPT giàn, lan can và kết cấu phần d ới phải lấy lực gió đối với từng cấu kiện với các giá trị Cd theo Tiêu chuẩn TCVN 2737 - 1995 Bảng 6 hoặc theo tài liệu khác đ ợc Chủ đầu t duyệt

+ Đối với mọi KCPT khác, phải xác định Cd trong hầm thí nghiệm gió

Hình 2.15: Hệ số cản Cd dùng cho kết cấu phần trên có mặt hứng gió đặc

a Hệ số cản cơ bản Cd tính với chiều cao toàn bộ kết cấu

b Đối với từng mặt đứng hệ số cản cơ bản tính trên đ ợc giảm theo ghi chú 2

c Tính tải trọng gió tổng cộng bằng cách dùng hệ số cản thích hợp cho các diện t ơng ứng

4 - Nếu kết cấu phần trên đ ợc nâng cao, phải lấy Cd tăng lên 3% cho mỗi độ nghiêng so với đ ờng nằm ngang, nh ng không quá 25%

5 - Nêu kết cấu phần trên chịu gió xiên không quá 50 so với h ớng nằm ngang, phải tăng Cd lên 15% Nếu góc xiên v ợt 50 phải chia hệ số cản cho một hệ số theo thí nghiệm

6 - Nếu kết cấu phần trên đ ợc nâng cao đồng thời chịu gió xiên, phải lấy hệ sốcản theo kết quả khảo sát đặc biệt

2.5.3.3 - Tải trọng gió dọc

- Đối với mố, trụ, kết cấu phần trên là dàn hay các dạng kết cấu khác có một bề mặtcản gió lớn song song với tim dọc của kết cấu thì phải xét tải trọng gió dọc Công thức tính toán giống nh tải trọng gió ngang:

PD= 0,0006 V2 AtCd 1,8 At(kN)Trong đó:

+ V: tốc độ gió thiết kế xác định theo ph ơng trình (m/s)+ At: Diện tích của kết cấu hay cấu kiện phải tính tải trọng gió ngang (m2)+ Cd: Hệ số cản đ ợc quy định trong Hình 3.8.1.2.1-1

2.5.3.4 - Tải trọng gió tác dụng lên xe cộ: WL

- Điểm đặt: cách mặt đ ờng 1,8 m

- Giá trị : coi là lực phân bố tác dụng theo ph ơng ngang + Ngang với tim dọc kết cầu : WL = 1.5 KN/m + Song song với tim dọc kết cầu : WL = 0.75 KN/m

- Phải đặt lực gió ngang và dọc lên xe cộ cho từng tr ờng hợp đặt tải riêng rẽ, nếu thích hợp, phải kiểm toán kết cấu bằng hợp lực gió có xét ảnh h ởng của các góc

h ớng gió trung gian

2.5.3.5 - Tải trọng gió theo ph ơng thẳng đứng

theo công thức:

Trong đó:

Ch ơng II : Căn cứ thiết kế

+ V: Tốc độ gió thiết kế đ ợc xác định theo ph ơng trình 3.8.1.1-1 (m/s)

đứng (m2)

- Chỉ tính tải trọng gió thẳng đứng cho các TTGH không liên quan đến gió lên hoạt tải

và chỉ tính khi lấy h ớng gió vuông góc với trục dọc của cầu Phải đặt lực gió thẳng

đứng cùng với lực gió nằm ngang quy định

2.5.4.3 – áp lực dòng chảy

a áp lực dòng chảy theo chiều dọc

- áp lực n ớc chảy tác dụng theo chiều dọc của kết cấu phần d ới đ ợc tính theo công thức:

p = 5,14 x 10-4 CD V2Trong đó:

+ P: áp lực của n ớc chảy (MPa) + CD: Hệ số cản của trụ lấy theo bảng

+ V: Vận tốc n ớc thiết kế tính theo lũ thiết kế cho xói ở TTGH c ờng độ và sử dụng

và theo lũ kiểm tra xói khi tính theo trạng thái giới hạn đặc biệt (m/s)

- Lực cản dọc đ ợc tính bằng tích của áp lực dòng chảy dọc nhân với hình chiếu của diệntích mặt hứng của trụ

b áp lực dòng chảy theo chiều ngang

- áp lực ngang phân bố đều trên kết cấu phần d ới do dòng chảy lệch với chiều dọc của trụ một góc đ ợc lấy bằng :

p = 5,14 x 10-4 CL V2

Ch ơng II : Căn cứ thiết kế

Ttrong đó:

+ P: áp lực theo chiều ngang (MPa)

+ CL: Hệ số cản theo chiều ngang lấy theo bảng

Bảng 2.13: Hệ số cản theo chiều ngang

2.5.4.5 – Sự biến đổi trong móng do tác dụng của trạng thái giới hạn xói

- Phải áp dụng những quy định trong Điều 2.6.4.4

- Những hậu quả của sự thay đổi điều kiện của móng do tác dụng của lũ thiết kế cho xóiphải đ ợc xét đến ở trạng thái giới hạn c ờng độ và trạng thái giới hạn sử dụng Nh nghậu quả của sự thay đổi điều kiện của móng do tác dụng của lũ kiểm tra xói cầu phải

đ ợc xét đến ở trạng thái giới hạn đặc biệt, trừ tr ờng hợp đ ợc ghi trong Ghi chú 4 Bảng 3.4.1-1

2.5.5 – Tải trọng động đất: EQ 2.5.5.1 – Nguyên tắc tính toán

- Tải trọng động đất phải đ ợc lấy bằng một ứng lực nằm ngang đ ợc xác định phù hợp với các quy định của Điều 4.7.4 trên cơ sở hệ số đáp ứng đàn hồi Csm đ ợc quy định trong Điều3.10.6 và trọng l ợng t ơng đ ơng của kết cấu phần trên và đ ợc chỉnh lý bằng hệ số điềuchỉnh đáp ứng quy định trong Điều 3.10.7.1

- Những quy định ở đây đ ợc áp dụng với kết cấu phần trên dạng bản, dầm tổ hợp, dầmhộp và giàn thông th ờng với nhịp không v ợt quá 150.000 mm Đối với những kết cấu khác và cầu với chiều dài nhịp v ợt quá 150.000 mm thì Chủ đầu t phải xác định hoặc chấp nhận những quy định thích hợp Trừ khi có quy định khác của Chủ đầu t , các quy

định này không áp dụng cho những công trình hoàn toàn bị vùi

- Khi áp dụng các quy định này hệ số A phải đ ợc xác định từ bản đồ đẳng trị trong Hình

1 Khi vị trí công trình nằm giữa hai đ ờng đẳng trị hoặc giữa một đ ờng đẳng trị và một

điểm tối đa hoặc tối thiểu phải nội suy tuyến tính

- Phải tiến hành những nghiên cứu riêng do chuyên gia giỏi thực hiện để xác định các

hệ số gia tốc riêng theo vị trí và kết cấu nếu tồn tại bất kỳ một điều kiện nào d ới đây:

- Vị trí ở gần một đứt gãy đang hoạt động

- Có thể có những động đất kéo dài trong vùng

- Do tầm quan trọng của cầu cần xét đến một chu kỳ phô ra dài hơn (tức chu kỳ tái xuất hiện)

2.5.5.3 – Các mức độ quan trọng

- Để tính toán về động đất, Chủ đầu t phải xếp loại cầu đang xét vào một trong ba mức

độ quan trọng nh sau:

+ Các cầu đặc biệt quan trọng

+ Các cầu thiết yếu

+ Các cầu thông th ờng

- Cơ sở để xếp loại phải bao gồm các yêu cầu xã hội/sự sống còn và an ninh/quốc phòng Trong việc phân loại cầu cần xét đến những thay đổi có thể trong t ơng lai về các điềukiện và các yêu cầu

- Theo mức độ quan trọng, chọn ph ơng phân tích UL, SM, MM hoặc TH và chọn hệ số

Ch ơng II : Căn cứ thiết kế

- ở những vị trí công trình không biết đầy đủ chi tiết về tính chất của đất để xác định loại

đất, hoặc khi đất không khớp với một trong 4 loại, thì hệ số thực địa S lấy theo đất loại II Trong đó:

+ Đất loại I: Đất đ ợc xếp vào loại I gồm:

1 - Đá các loại hoặc là đá sit dạng kết tinh

2 - Đất cứng có bề dày nhỏ hơn 60000 mm và đất phủ trên nền đá là cát, sỏi cuội hoặc sét cứng trầm tích ổn định

+ Đất loại II: Đất dính cứng hoặc đất rời sâu có bề dày v ợt quá 60000 mm và loại đấtphủ trên nền đá là cát, sỏi cuội hay sét cứng trầm tích ổn định đ ợc xếp vào loại II + Đất loại III: Đất sét mềm đến nửa cứng và cát đ ợc đặc tr ng bởi lớp dày 9000 mmhay hơn nữa là sét mềm hay nửa cứng, có hoặc không có xen lẫn các lớp cát hoặc

đất rời khác đ ợc xếp vào loại III

+ Đất loại IV: Đất sét mềm hoặc bùn dày hơn 12000 mm

2.5.5.6 – Hệ số đáp ứng động đất đàn hồi

A5,2T

AS2,1

m sm

Trong đó:

+ Tm: Chu kỳ dao động kiểu thứ m (s) + A: Hệ số gia tốc lấy theo Điều 3.10.2 + S: Hệ số thực địa lấy theo Điều 3.10.5 Các tr ờng hợp ngoại lệ:

+ Đối với đất loại III và IV và đối với các kiểu dao động khác với kiểu cơ bản có chu

kỳ nhỏ hơn 0,3 giây, thì Csm phải lấy theo:

Csm = A (0,8 + 4,0 Tm)

+ Nếu chu kỳ dao động của một kiểu bất kỳ lớn hơn 4,0 giây thì trị số Csm của kiểu đó phải lấy theo:

3 / 4 m smT

AS3C

2.5.5.7 – Hệ số điều chỉnh đáp ứng

- Tải trọng động đất cho từng bộ phận của cầu hoặc kết cấu đ ợc xác định bằng cách chiatải trọng nhận đ ợc từ phân tích đàn hồi cho hệ số điều chỉnh đáp ứng R (xét đến biến dạng phi đàn hồi, thể hiện điều kiện làm việc thực của kết cấu), hệ số R phụ thuộc dạng kết cấu phần d ới và các liên kết

Ch ơng II : Căn cứ thiết kếBảng 2.16: Hệ số điều chỉnh đáp ứng R - Kết cấu phần d ới

Trụ kiểu t ờng có kích

th ớc lớn

Bệ cọc BTCT + Chỉ có cọc thẳng + Có cả cọc xiên

1,51,5

2,01,5

3,02,0

Cọc thép hay thép liên hợp và bệ cọc BTCT + Chỉ có cọc thẳng + Có cả cọc xiên

1,51,5

3,52,0

5,03,0

2.5.5.8 – Tính tải trọng động đất

- Tải trọng động đất theo ph ơng ngang hoặc dọc cầu đ ợc tính theo công thức:

R

W C

EQ sm.ƯTrong đó:

Ch ơng II : Căn cứ thiết kế

- Chủ đầu t phải quy định hoặc thông qua mức độ h hỏng của các cấu kiện cầu, bao gồm các hệ thống phòng vệ để chống đỡ

- Khi xác định tải trọng va của tàu và mức độ h hỏng cho phép phải xét đến:

+ Kích th ớc, loại hình, điều kiện chất tải và tần suất của tàu sử dụng đ ờng thuỷ + Các vận tốc điển hình của tàu khi di chuyển trên đ ờng thuỷ và sự biến đổi theo mùa của dòng chảy;

+ Vị trí các trụ đỡ trên các luồng thông th ơng;

+ Độ sâu n ớc và sự biến đổi theo mùa của nó

+ Sự đáp ứng kết cấu của cầu đối với lực va

+ Tầm quan trọng về kinh tế và chiến l ợc của cầu trên mạng đ ờng bộ

2.5.6.2 – Tàu thiết kế

- Tàu thiết kế đ ợc xét cho các cấp đ ờng sông khác nhau cho trong Bảng 1 Kích th ớc

và trọng tải các tàu thiết kế cho trong Bảng 2 Cả hai bảng cho những yêu cầu tối thiểu, có tính khuyến nghị để thiết kế va tàu; nh đ ợc mô tả trong Điều 3.14.1, tình hình riêng của mỗi công trình nên đ ợc xem xét và các đặc tr ng của tàu nên sửa đổi nếu cần Đối với các cầu gần cảng hoặc ở cửa sông cần đ ợc xem xét đặc biệt, nơi mà chiều rộng luồng và chiều sâu n ớc có thể cho phép các tàu lớn hơn rất nhiều so với các tàu cho trong các Bảng 1 và 2

Bảng 2.18 -Tàu thiết kế cho các cấp đ ờng sông

Tấn trọng tải của tàu thiết kế (DWT) Cấp đ ờng

- Đối với cầu nhiều nhịp, nơi các phần cầu ở xa luồng thông thuyền chính hoặc đi qua

đoạn n ớc nông hơn, có thể xét loại tàu thiết kế nhỏ hơn đối với các phần cầu đó theo

sự chấp thuận của chủ đầu t Các phần cầu trên sông với mức n ớc cao nhất bình quân

Ch ơng II : Căn cứ thiết kế

năm không sâu quá 600mm thì không cần xét Với các cầu lớn ph ơng pháp luận xác suất mô tả trong Điều 3.14.5 của Tiêu chuẩn thiết kế cầu AASHTO LRFD lần xuất bản thứ hai (1998) có thể đ ợc dùng để xác định tàu thiết kế

2.5.6.3 – Vận tốc va thiết kế

- Vận tốc va thiết kế V có tính khuyến nghị dùng cho mỗi loại tàu thiết kế phải lấy nh

2.5.6.4 – Năng l ợng va tàu

- Động năng của tàu chuyển động đ ợc hấp thụ trong quá trình va chạm không lệch tâmvới trụ cầu đ ợc lấy nh sau:

KE = 500 CHMV2Trong đó:

+ KE : Năng l ợng va tàu (joule) + M : L ợng rẽ n ớc của tàu (Mg) + CH: Hệ số khối l ợng thủy động học + V : Vận tốc va tàu (m/s)

- Khối l ợng của tàu M phải dựa trên điều kiện chất hàng của tàu và phải bao gồm khối

l ợng không tải của tàu cộng với khối l ợng hàng đối với tàu có tải hoặc khối l ợng n ớcdằn đối với tàu không tải hoặc ít tải Khối l ợng của xà lan kéo phải là tổng của khối l ợngcủa tàu kéo/đẩy và khối l ợng của dãy xà lan trong chiều dài kéo

- Hệ số khối l ợng thủy động học CH phải lấy theo:

+ Nếu tĩnh không d ới sống tàu v ợt quá 0,5 lần mớn n ớc:

CH = 1,05 + Nếu tĩnh không d ới sống tàu ít hơn 0,1 lần mớn n ớc:

CH = 1,25 + Giá trị của CH có thể nội suy từ phạm vi trên cho các giá trị trung gian của tĩnh không d ới sống tàu Tĩnh không d ới sống tàu phải lấy bằng khoảng cách giữa đáytàu và đáy luồng

2.5.6.5 – Lực va tàu vào trụ

- Lực va đâm thẳng đầu tàu vào trụ phải đ ợc lấy nh sau: